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专利号: 2018110359752
申请人: 常州大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 气体或液体的贮存或分配
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种油气合建站储能型油气回收装置,其特征在于,包括储冷气体罐、一号控制阀、一号压缩机、储冷气体预冷器、低温高压LNG进液管、常温高压CNG出气管、对叉梳齿型相变储冷器、压力检测系统、二号控制阀、油气罐、三号控制阀、二号压缩机、储冷型油气预冷器、一级凝液罐、二级凝液罐、排气阀、四号控制阀、五号控制阀、放空管和自动控制系统;

所述储冷气体罐设有气体进口、气体出口及带有关闭和开启功能的气体补给接口,所述储冷气体罐的气体补给接口用于储冷气体补充;所述储冷气体预冷器设有储冷气体进口、储冷气体出口、液态LNG进口及气态LNG出口;所述对叉梳齿型相变储冷器设有液态LNG进口、气态LNG出口、混合气进口、混合气出口、储冷气体进口及储冷气体出口;所述对叉梳齿型相变储冷器的储冷气体进、出口所接管道上均装有控制气体流动方向的止回阀;所述对叉梳齿型相变储冷器的储冷气体出口所连的管道上旁接所述排气阀;所述储冷型油气预冷器设有混合气进口、混合气出口、CNG进口及CNG出口;所述油气罐、所述一级凝液罐及所述二级凝液罐均设有进口、气体出口及凝液排放口,所述油气罐、所述一级凝液罐及所述二级凝液罐的凝液排放口均是设置在罐底部的带有关闭和开启功能的接口,用于定期排液;

所述储冷气体罐、所述油气罐、所述一级凝液罐及所述二级凝液罐的顶部均设有安全阀;所述储冷气体罐、所述油气罐均设有压力检测系统;所述储冷气体预冷器、所述储冷型油气预冷器、所述一级凝液罐及所述二级凝液罐均设有保温层;

所述储冷气体罐的气体出口通过管道和所述一号控制阀连接至所述一号压缩机的进气端,所述一号压缩机的出气端与所述储冷气体预冷器的储冷气体进口连接,所述储冷气体预冷器的储冷气体出口通过止回阀和保温管道与所述对叉梳齿型相变储冷器的储冷气体进口连接,所述对叉梳齿型相变储冷器的储冷气体出口分为两路,一路与所述排气阀连接,用于向大气排气,另一路通过管道依次与所述二号控制阀、止回阀及所述储冷气体罐的气体进口连接;

所述低温高压LNG进液管的进口端用于接收合建站内LNG气化流程中的低温高压泵产生的低温高压的LNG,所述低温高压LNG进液管临近进口端的管段上设有入口阀,所述低温高压LNG进液管的出口端分为两路,一路通过真空保温管道与所述对叉梳齿型相变储冷器的液态LNG进口连接,另一路通过真空保温管道与所述储冷气体预冷器的液态LNG进口连接,所述对叉梳齿型相变储冷器的气态LNG出口及所述储冷气体预冷器的气态LNG出口均分别通过真空保温管道连接至所述储冷型油气预冷器的CNG进口,所述储冷型油气预冷器的CNG出口与所述常温高压CNG出气管的进气口连接,所述常温高压CNG出气管的出气口与合建站内LNG气化流程中的CNG调压储气装置入口连接;

所述油气罐的气体出口通过管道和所述三号控制阀与所述二号压缩机的进气端连接,所述二号压缩机的出气端与所述储冷型油气预冷器的混合气进口连接,所述储冷型油气预冷器的混合气出口通过真空保温管道与所述一级凝液罐的进口连接,所述一级凝液罐的气体出口通过真空保温管道与所述对叉梳齿型相变储冷器的混合气进口连接,所述对叉梳齿型相变储冷器的混合气出口通过真空保温管道与所述二级凝液罐的进口连接,所述二级凝液罐的气体出口分为两路,一路通过所述五号控制阀与放空管连接,用于放空,另一路通过真空保温管道和所述四号控制阀与所述油气罐的进口连接,所述油气罐的进口还用于接收合建站内油气收集系统所收集的混合气;

所述对叉梳齿型相变储冷器为相变储能型的微通道换热器,包括储冷腔、LNG流道、混合气流道、金属隔板、储冷腔四周和顶底部的保温包覆板、液态LNG进口接管、气态LNG出口接管、混合气进口接管、混合气出口接管、储冷气体进口接管、储冷气体出口接管及压力检测系统组成,液相LNG进口接管与LNG流道的下部端口连接,LNG流道的上部端口与气相LNG出口接管连接;混合气进口接管与混合气流道的上部端口连接,混合气流道的下部端口与混合气出口接管连接。

2.根据权利要求1所述的一种油气合建站储能型油气回收装置,其特征在于:所述储冷腔由一个水平布置的中空顶板和两个相对交叉布置的中空梳状板钎焊而成,两个中空梳状板的交叉间隙为迂回式的微型间隙,间隙宽度0.9~2.0mm,中空梳状板的交叉间隙的迂回拐角处均设置为圆角迂回;两个中空梳状板均由一个中空背板和一系列平行布置的同尺寸的中空梳齿组成,两个中空梳状板的梳齿均是中空的细微型梳齿,截面中空宽度6.0~

15.0mm,中空梳状板中的中空背板均是中空垂直平板,中空截面厚度12.0~25.0mm;中空顶板是中空截面厚度12.0~25.0mm的中空水平平板,中空顶板的下板设有交叉的梳状通气口,其形状、大小与两个中空梳状板的相对交叉布置的中空腔的水平截面一致,使两个中空梳状板的中空腔能与中空顶板的下板的梳状通气口严密对接,两个中空梳状板的中空腔与中空顶板的中空腔形成贯穿,构成所述储冷腔的腔体,中空顶板的上板设置有2个气体流动接口,分别与所述储冷气体进口接管和储冷气体出口接管连接,所述中空顶板的上板还安装有1个压力检测仪。

3.根据权利要求2所述的一种油气合建站储能型油气回收装置,其特征在于:所述LNG流道包括3层LNG微通道A和2个用于层间连接的LNG螺旋管组成,每层LNG微通道A之间均采用LNG螺旋管进行连接,所述混合气流道包括3层混合气微通道B和2个用于层间连接的混合气螺旋管组成,每层混合气微通道B之间采用混合气螺旋管连接;LNG微通道A及混合气微通道B均为在所述中空梳状板的交叉间隙内,紧贴间隙内壁而水平延伸的一单层、迂回式的微型通道,各层LNG微通道A和各层混合气微通道B在所述中空梳状板的交叉间隙内自下而上布置时,以BABABA的间隔布置方式重叠布置在所述中空梳状板的交叉间隙内;每层LNG微通道A及每层混合气微通道B均为流动截面宽400~1000μm、侧壁厚0.2~0.25mm、顶底壁厚0.6~0.65mm的矩形微通道,每层LNG微通道A及每层混合气微通道B均沿各自通道截面方向具有1‰~3‰的坡度,均坡向各自通道的出口,LNG微通道A与临近层混合气微通道B间用厚度为0.6~0.8mm的流道金属隔板相隔,流道金属隔板的上下板均和与之相邻的微通道具有相同的坡度值,坡度方向相反,使得流道金属隔板能够填充各单层微通道间的层间间隙;所述中空梳状板的垂直高度等同于内嵌在其对叉间隙内的所有微通道和流道金属隔板高度叠加后的总高度。

4.根据权利要求1~3之一所述的一种油气合建站储能型油气回收装置,其特征在于:

所述LNG流道在两个竖直的内壁面处,均紧贴壁面内插一片厚度为0.05~0.20mm的多孔薄膜材料,薄膜厚度使所述LNG流道中间留有一定孔隙,从而使LNG流道内存在毛细管力差异,使液态LNG贴壁向前流动,多孔薄膜材料可通过在所述LNG流道上下壁面边缘设置微型卡槽的方法固定,也可通过钎焊固定。

5.一种油气合建站储能型油气回收方法,其特征在于,所述油气合建站储能型回收方法,采用如权利要求1~4中任一项所述的油气合建站储能型油气回收装置,利用储冷气体的相变来储存LNG的气化冷能,利用砂质储冷材料的显冷来储存LNG气化后的低温的CNG的显冷,继而来冷凝混合气,解决油气合建站LNG冷能释放与冷凝回收混合气中油气不同步的问题,实现资源合理利用不浪费,所述油气合建站储能型回收方法,包括如下步骤:步骤一:通过控制系统同时打开所述一号控制阀和所述排气阀,从所述储冷气体罐流出的储冷气体经所述一号压缩机压缩后,依次流入所述储冷气体预冷器、所述对叉梳齿型相变储冷器的储冷气体进口,进行储冷气体的预灌气,1~3min后关闭所述排气阀和所述一号控制阀,储冷气体的预灌气过程结束;

步骤二:控制系统同时打开所述低温高压LNG进液管的入口阀和所述一号控制阀,所述储冷气体罐的储冷气体被引入所述一号压缩机加压后,流入所述储冷气体预冷器,被从所述低温高压LNG进液管流入所述储冷气体预冷器的液态LNG预冷却,然后流入所述对叉梳齿型相变储冷器,被从所述低温高压LNG进液管流入所述对叉梳齿型相变储冷器的液态LNG进一步冷凝液化,并沉降储存于所述对叉梳齿型相变储冷器的储冷腔中,实现液态LNG气化冷能的存储,当所述一号压缩机工作过程中,所述储冷气体罐的压力低于最低安全工作压力时,控制系统打开所述储冷气体罐的气体补给接口,进行补气;

步骤三:通过所述低温高压LNG进液管流入所述对叉梳齿型相变储冷器的液态LNG,经冷能释放后,形成低温高压的CNG,与流入所述储冷气体预冷器的液态LNG气化后形成的低温高压的CNG汇合,然后一起流入所述储冷型油气预冷器中,将CNG的低温冷量存储于所述储冷型油气预冷器内的砂质储冷材料中后,得到的常温高压的CNG,经所述常温高压CNG出气管流入合建站内的CNG调压储气装置的入口;

步骤四:当所述油气罐的压力高于安全工作压力0.8~1.2MPa时,控制系统打开所述三号控制阀,使混合气流入所述二号压缩机加压后,流入所述储冷型油气预冷器中吸收砂质储冷材料中存储的冷量,冷却后的混合气进入所述一级凝液罐排除凝液后,从所述一级凝液罐的气体出口流入所述对叉梳齿型相变储冷器的混合气进口,通过吸收储存在所述对叉梳齿型相变储冷器储冷腔中的液态储冷气体的冷量来进一步冷凝,使冷凝后的混合气经所述二级凝液罐脱除烃类凝液后,成为VOC含量达到排放标准的混合气,然后该VOC含量达到排放标准的混合气经所述四号控制阀流入所述油气罐的进口,利用其低温,直接接触和冷凝所述油气罐中的混合气,高效去除所述油气罐内所储存的混合气中的易凝组分,当所述油气罐的压力升高到设定值时,控制系统关闭所述四号控制阀,打开所述五号控制阀,所述二级凝液罐排出的气体经所述五号控制阀流入所述放空管,实现放空;

步骤五:储存在所述对叉梳齿型相变储冷器的储冷腔中的液态储冷气体与流入所述对叉梳齿型相变储冷器的混合气换热后,得到气态储冷气体,当所述对叉梳齿型相变储冷器的储冷腔的压力升高到设定值时,控制系统自动打开所述二号控制阀,使气态储冷气体依次通过所述二号控制阀、止回阀及所述储冷气体罐的气体进口回流入所述储冷气体罐。

6.根据权利5所述的一种油气合建站储能型油气回收方法,其特征在于:利用储冷气体液化来存储低温高压的LNG的气化冷能,为保证液化的储冷气体在冷凝混合气时能使混合气在冷凝后达到排放标准,储冷气体的液化温度要处于80~130℃,可采用的储冷气体有CO2二氧化碳、R23制冷剂三氟甲烷、R503制冷剂、PFC-14制冷剂四氟甲烷。

7.根据权利5所述的一种油气合建站储能型油气回收方法,其特征在于:所述储冷型油气预冷器用于储存LNG气化后的低温的CNG的显冷,从而充分储存和利用进入所述油气合建站储能型油气回收装置内的低温高压的LNG中所蕴含的冷能。